Une équipe de scientifiques des États-Unis a récemment développé un «triple leurre de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2)» recombinant qui peut piéger le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) et empêcher sa propagation à l’intérieur de la cellule hôte. Ils ont rapporté que le leurre a une forte affinité pour différents mutants du domaine de liaison au récepteur de pointe (RBD) connu pour augmenter considérablement la transmission virale. L’étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de pré-impression.
Fond
Depuis son émergence en décembre 2019, le SRAS-CoV-2 a subi plus de 12000 mutations qui conduisent collectivement à l’émergence de diverses variantes génétiques du virus d’origine. Selon la littérature disponible, certaines de ces variantes virales sont plus transmissibles et peuvent être plus mortelles que la souche SARS-CoV-2 originale. Ces variantes sont collectivement appelées les variantes préoccupantes (COV) en raison de leur capacité à échapper aux réponses immunitaires humorales de l’hôte développées soit par une infection naturelle par le SRAS-CoV-2, soit par des anticorps monoclonaux thérapeutiques et des vaccins. Étant donné que la majorité des anticorps anti-SRAS-CoV-2 ciblent préférentiellement le pic RBD, des mutations émergeant dans ce domaine pourraient potentiellement affecter l’affinité de liaison et l’efficacité neutralisante de ces anticorps. De plus, il existe des preuves suggérant que les anticorps développés via une infection naturelle ou la vaccination peuvent en fait déclencher ce processus d’évolution virale, conduisant à l’émergence de nouvelles variantes virales avec une meilleure aptitude contre les réponses immunitaires de l’hôte.
Compte tenu de l’impact significatif des mutations virales sur les approches thérapeutiques axées sur les anticorps, les scientifiques de la présente étude ont mis au point un leurre ACE2 qui est moins susceptible d’être affecté par des mutations virales. Le leurre entrerait en compétition avec l’ACE2 endogène pour se lier à la RBD de pointe, conduisant au piégeage du virus et à l’inhibition de la réplication virale.
Les leurres ACE2-IgG1FC et dimères -IgAFC se lient au domaine de liaison au récepteur de pointe (S RBD) avec une affinité élevée. Le leurre (A) ACE2-IgG1FC; (B) les leurres dimères ACE2-IgAFC fusionnés via une chaîne sont représentés. Analyse cinétique par interférométrie biocouche (BLI) de la liaison (C) 1: 1 et de la liaison (D) avec avidité pour le leurre ACE2-IgG1FC; et (E) la liaison BLI avec avidité pour le leurre ACE2-IgAFC est représentée. (F) Tableau des valeurs d’affinité de liaison.
Étudier le design
Les scientifiques ont mené des études de simulation de dynamique moléculaire pour prédire les mutations potentielles de l’ACE2 qui augmentent considérablement l’affinité de liaison RBD du pic de l’ACE2. Pour une liaison compétitive réussie, un leurre ACE2 doit avoir une affinité plus élevée que l’ACE2 endogène. En analysant ces mutations, ils ont développé et criblé plusieurs protéines de fusion recombinantes ACE2-IgG1FC ou -IgAFC comme candidats leurres potentiels. Leur criblage a conduit à l’identification d’un leurre ACE2 avec deux mutations (T27Y / H34A), qui a montré une forte affinité de liaison RBD et une capacité de neutralisation du SARS-CoV-2.
Pour inhiber l’activité enzymatique de l’ACE2, ils ont encore modifié le leurre en ajoutant une autre mutation (H374N). Enfin, ils ont testé l’efficacité du triple leurre ACE2 (T27Y / H34A / H374N) contre des variantes de pointe RBD exprimant les mutations E484K, K417N, N501Y et L452R.
Observations importantes
En effectuant des tests de liaison, les scientifiques ont observé que la combinaison des mutations T27Y et H34A augmentait de 35 fois l’affinité de liaison RBD du leurre. De même, en effectuant un test de neutralisation du SRAS-CoV-2 vivant, ils ont observé que le leurre contenant ces deux mutations avait une capacité de neutralisation virale 15 fois plus élevée que le leurre de type sauvage sans aucune mutation. Pour une évaluation mécaniste, ils ont analysé les données de simulation et ont remarqué qu’une substitution de la thréonine (T) à la tyrosine (Y) au résidu 27 de l’ACE2 a provoqué des interactions hydrophobes favorables avec le RBD. De même, une substitution d’histidine (H) en alanine (A) au résidu 34 a augmenté la surface spécifique pour l’interaction RBD-ACE2.
Étant donné que l’administration d’un leurre ACE2 enzymatiquement actif peut provoquer de graves adversités au niveau physiologique, ils ont introduit la mutation H374N dans le leurre à double mutant et ont observé que la mutation inhibait de manière significative l’activité enzymatique ACE2 sans entraver son affinité de liaison RBD de pointe.
Pour examiner l’affinité de liaison du leurre triple ACE2, ils ont sélectionné un panel de mutations RBD présentes dans les COV actuellement en circulation. Leur analyse a révélé que l’affinité de liaison du triple leurre augmentait significativement pour le pic RBD exprimant la mutation N501Y ou L452R. Cependant, l’affinité la plus élevée a été observée pour le variant de pointe exprimant à la fois les mutations E484K et N501Y.
En outre, ils ont mené un essai de neutralisation du SRAS-CoV-2 de substitution pour examiner si le triple leurre est capable d’inhiber l’interaction des RBD de type sauvage et mutés avec ACE2 de type sauvage. Les découvertes ont révélé que le triple leurre est capable de rivaliser avec ACE2 de type sauvage en présence à la fois de variants de RBD de type sauvage et de pointe mutée. Pour la confirmation finale, ils ont mené des études de simulation supplémentaires qui ont révélé une forte affinité du leurre ACE2 pour la RBD de type sauvage et de pointe mutée.
Importance de l’étude
L’étude décrit le processus de développement et l’évaluation d’un leurre ACE2 qui héberge certaines mutations ACE2 pour une affinité de liaison RBD de pointe améliorée. Compte tenu de sa forte affinité de liaison pour plusieurs variantes de pointe de RBD, le leurre peut être potentiellement utilisé à la fois comme thérapeutique et prophylactique pour contrôler la transmission du SRAS-CoV-2.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
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